Středa 27. října 2021
Přihlásit se / Zaregistrovat se

Vědci vylepšují metodu laserového texturování povrchu

Mžitky před očima. Super vlastnosti materiálů díky rychlému laseru

Až o třicet procent delší životnost oproti současnosti. To díky větší otěruvzdornosti, tvrdosti, odolávání korozi a dalším užitečným vlastnostem. To je cíl, který si stanovili vědci z výzkumného centra Nové technologie při Západočeské univerzitě v Plzni. Právě teď zahajují projekt Adventure. Během následujících tří let chtějí výrazně vylepšit tzv. laserové texturování povrchu a výsledky jejich snažení se uplatní v leteckém, vesmírném, zdravotnickém i energetickém průmyslu.

Daniel Mrázek ikona hodiny9. 10. 2021 07:01
Foto: Shutterstock.com Foto: Shutterstock.com

Jak laserové texturování povrchu probíhá a jak konkrétně se chystá jeho vylepšení, uslyšíte v naší zvukové reportáži.

Tohle je výzkum, který vytře zrak. Doslova. A proto dostávám na oči zatemňující brýle. „Ukážu vám proces obrábění hliníku,“ láká mě zdejší vědecký pracovník Denys Moskal. V jedné z laboratoří ve výzkumném centru Nové technologie (NTC) otevírá dvířka poměrně drobné kovové skříňky vedle monitoru, dovnitř umístí malý kovový plíšek a radši se ještě přesvědčí, že skutečně mám brýle na očích. „Je to dost výkonný laser,“ upozorňuje mě. Sedá k počítači, něco odklikne a po kovovém plíšku začnou běhat neustále se smršťující a pak zase se roztahující světelné obdélníky.

To vše doprovází chrastící zvuk. „Laserový paprsek postupně jezdí po povrchu. Jsou to velmi krátké pulzy, které dopadají třeba jednu mikrosekundu po sobě, takže s megahertzovou frekvencí. A tím tvoří ten zvuk, který slyšíte,“ přidává se docent Jiří Martan. Denys Moskal laser vypne, všichni si sundáme ochranné brýle a docent Martan mi ukazuje, co laser s hliníkovým plíškem udělal: „Vytvořil tam tyhle drážky. Povrch potřebujeme tvarovat mikroskopickými důlky nebo špičkami, aby měl nějakou funkci. A to je vlastně cílem laserového texturování povrchu,“ vysvětluje docent. Laserem obrobený materiál pak například odpuzuje vodu nebo umožňuje lepší přilnavost povrchu.

Plzeňští vědci se laserovým texturováním povrchu zabývají už asi dvacet let. Ostatně setkáme se s ním i v průmyslu. Laserem se například obrábí formy na lisování plastu. Takže třeba za vzor palubních desek aut vděčíme formě, která nejspíš vznikla laserovým obráběním. Výzkumníci na NTC ale chtějí, aby díky laseru materiály získaly vlastnosti, které dosud nemají. A proto spustili projekt Adventure. Vede ho právě Jiří Martan a zapojují se do něj i vědci z dalších institucí jako jsou Výzkumný a zkušební ústav Plzeň nebo Ústav fyziky plazmatu AV ČR. Zahraničním partnerem je saská vysoká škola aplikovaných věd Hochschule Mittweida. Projekt je spolufinancován se stání podporou Technologické agentury ČR z programu EPSILON v rámci výzvy MERA-NET 2.

Kvalitnější žárové nástřiky. I na keramiku

Celý oficiální název projektu Adventure zní: „Pokročilá příprava podkladového materiálu pro povlaky posuvným a ultrarychlým laserovým texturováním“. Jiří Martan mi vysvětluje, že jde o to, aby se mohly dobře nanášet povlaky: „Povlak je připravený žárovými nástřiky. To jsou rozžhavené kapky, které dopadají na materiál. A aby dobře přilnuly, musíte mít podklad vhodně připravený.“ Díky žárovým nástřikům pak materiál získává otěruvzdornost, odolává korozi a vyrábí se tak i tepelné bariéry do turbín letadel.

V současnosti se povrch před nástřikem upraví korundovým pískem. Jenže textura vzniklá pískováním je podle Martana nepravidelná, navíc se v ní občas zaseknou zrnka korundového písku, což může způsobovat problémy a ve výsledku snižovat životnost materiálu. Během pískování navíc vzniká hodně prachu. Naproti tomu při laserovém texturování se nepráší a současná životnost by se díky této metodě mohla prodloužit až o třicet procent. A funkčních povlaků se prý dočkají i ty materiály, u kterých to zatím nejde. „Například keramika. Když se opískuje, tak se rozbije,“ vysvětluje Martan s tím, že díky povlakům bude keramika tvrdší a odolnější a bude se dát používat tam, kde to zatím kvůli její křehkosti nejde.

Zlepší se prý i možnosti oprav lisovacích válců v průmyslu: „Protože jsou z kalené oceli, nejdou opískovat. Proto na ně také nejde znovu dát povlak, nejdou opravit. My je ale můžeme opracovat laserem, udělat na nich mikrostrukturu a pak už se na ně povlak nanést může,“ líčí Martan a věří tak, že jeho výzkum najde uplatnění opravdu široké: „V leteckém průmyslu, vesmírném, zdravotnickém nebo energetickém. Třeba tepelné bariéry pro turbíny letadel nebo elektráren. Případně stěny fúzního reaktoru, což je budoucnost energetiky. Jsou tam vysoké teploty a dává se tam wolfram.“ Podle Martana se stěny reaktoru musí připravit tak, aby na nich wolfram vydržel co nejdéle a reaktor se tak nemusel opravovat. Ostatně právě menší četnost oprav, a tím ušetřené náklady, budou také jednou z výhod laserového texturování.

Foto: Daniel Mrázek Jiří Martan u laseru Foto: Daniel Mrázek

Desettisíckrát vyšší rychlost laseru

Aby se všechny tyto vlastnosti staly skutečností, budou v následujících třech letech vědci přemýšlet, jak laserové texturování povrchu zdokonalit. Už ví, že laserový paprsek se musí během obrábění rychle posouvat. Kdyby dlouho působil na jedno místo, mohl by materiál poškodit. Jenže zatím je prý obrábění dost pomalé, a tak ho vědci chtějí zrychlit. A to dost výrazně – až desettisíckrát. Proces obrábění bude na dálku sledovat speciální měřicí přístroj, který bude naměřené hodnoty sdílet online. I ten se stane součástí budoucí technologie. A zároveň budou vědci zkoumat, jaká textura je pro který povlak ta nejlepší.

Jiří Martan by si přál, aby se laserové texturování povrchu stalo běžnou součástí nejen českého průmyslu. Jeho výhodu vidí v tom, že je přesné, opakovatelné a hlavně ekologické – nepoužívají se při něm žádné chemikálie a nevznikají emise. I proto doufá, že tento způsob výroby průmyslníci nenechají jen ve vědeckých publikacích, ale uvedou ho do čilé praxe.

 

Více se o projektu Adventure dozvíte v naší zvukové reportáži.

Nejnovější články

Aktuality
Tripartita odmítla návrh restrikcí pro neočkované zaměstnance

Sociální partneři i zástupci vlády odmítli zavádění prokazování...

Zástupci vlády, zaměstnavatelů a odborů se zabývali také...

Aktivity HK ČR
Školy mají podporovat rozvoj podnikavosti a talentu

„Pro mě jsou žáci a studenti především partneři,...

Potřebu podporovat motivaci jak žáků, ale i učitelů,...

Aktuality
Evropské profesní svazy v cestovním ruchu vyzývají ke zrušení cestovních restrikcí

Podle Evropského centra pro prevenci a kontrolu nemocí...

Vedoucí představitelé EU by se měli zaměřit na...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Tripartita odmítla návrh restrikcí pro neočkované zaměstnance

Sociální partneři i zástupci vlády odmítli zavádění prokazování...

Zástupci vlády, zaměstnavatelů a odborů se zabývali také...

Aktuality
Evropské profesní svazy v cestovním ruchu vyzývají ke zrušení cestovních restrikcí

Podle Evropského centra pro prevenci a kontrolu nemocí...

Vedoucí představitelé EU by se měli zaměřit na...

Aktuality
Terra Futura dobyla Essen

Cílem mezinárodního evropského projektu Hra o klima je pozitivně...

Terra Futura byla minulý týden představena i na...